Адсорбція метану на гідрофобній поверхні метилкремнезему в ізобаричних умовах
DOI:
https://doi.org/10.15407/dopovidi2023.02.083Ключові слова:
метан, адсорбція, гідратованість, гідрофобний кремнезем, гідрати метануАнотація
Методом низькотемпературної 1Н ЯМР спектроскопії вивчено адсорбцію метану на гідратованій поверхні гідрофобного кремнезему АМ-1. Показано, що величина адсорбції залежить від гідратованості поверхні та попередньої підготовки зразка. Максимальна адсорбція (до 80 мг/г) спостерігається для зразка, гідратованого після повного висушування, що містить 200 мг/г адсорбованої води. Встановлено, що адсорбція визначається кількістю кластерів міжфазної води радіусом < 2 нм. На підставі аналізу температурної залежності адсорбції висловлено припущення про наявність не тільки фізичної адсорбції, але і формування твердих гідратів метану. Можливість адсорбції метану одночасно за кількома механізмами забезпечує велику адсорбційну ємність порівняно з гідратами метану.
Завантаження
Посилання
Holbrook, W. S., Hoskins, H., Wood, W. T., Stephen, R. A. & Lizarralde, D. (1996). Methane hydrate and free gas on the Blake Ridge from vertical seismic profiling. Science, 273, pp. 1840-1843. https://doi.org/10.1126/science.273.5283.1840
Collett, T. S., Lee, M. W., Agena, W. F., Miller, J. J., Lewis, K. A., Zyrianova, M. V., Boswell, R. & Inks, T. L. (2011). Permafrost-associated natural gas hydrate occurrences on the Alaska North Slope. Mar. Pet. Geol., 28, pp. 279-294. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2009.12.001
Krey, V., Canadell, J. G., Nakicenovic, N., Abe, Yu., Andruleit, H., Archer, D., Grubler, A., Hamilton, N. T. M., Johnson, A., Kostov, V., Lamarque, J.-F., Langhorne, N., Nisbet, E. G., O’Neill, B., Riahi, K., Riedel, M., Wang,
W. & Yakushev, V. (2009). Gas hydrates: Entrance to a methane age or climate threat. Environ. Res. Lett., 4, 034007. https://doi.org/10.1088/1748-9326/4/3/034007
Turov, V. V. & Gun’ko, V. M. (2011). Clustered water and ways of its use. Kyiv: Naukova Dumka (in Russian).
Gregg, S. J. & Sing, K. S. W. (1982). Adsorption, Surface Area and Porosity. 2nd ed. London: Academic Press.
Derome, E. (1992). Modern NMR methods for chemical research. Moscow: Mir (in Russian).
Gun’ko, V. M., Turov, V. V. & Krupska, T. V. (2018). Interfacial behavior of methane and organic solvents with low freezing points upon interaction with hydrophilic and hydrophobic nanosilicas. Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni, 9, No. 2, pp. 107-123. https://doi.org/10.15407/hftp09.02.107
Gun’ko, V. M., Turov, V. V., Krupska, T. V. & Pakhlov, E. M. (2017). Behavior of water and methane bound to hydrophilic and hydrophobic nanosilicas and their mixture. Chem. Phys. Lett., 690, pp. 25-30. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2017.10.039
Gun’ko, V. M., Turov, V. V., Pakhlov, E. M., Krupska, T. V., Borysenko, M. V., Kartel, M. T. & Charmas, B. (2018). Water interactions with hydrophobic versus hydrophilic nanosilica. Langmuir, 34, No. 40, pp. 12145- 12153. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b03110
Pat. 138023 UA, IPC G01N13/00, G01N15/00, Method of transferring a mixture of hydrophilic and hydrophobic silica into an aqueous medium by using high mechanical loads, Krupskaya, T.V., Turov, V.V., Gunko, V.M. & Kartel, M.T., Publ. 11.11.2019 (in Ukrainian).
Gun’ko, V. M. & Turov, V. V. (2013). Nuclear magnetic resonance studies of interfacial phenomena. Boca Raton: CRC Press. https://doi.org/10.1201/b14202
Gun’ko, V. M., Turov, V. V., Pakhlov, E. M., Matkovsky, A. K., Krupska, T. V., Kartel, M. T. & Charmas, B. (2018). Blends of amorphous/crystalline nanoalumina and hydrophobic amorphous nanosilica. J. Non-Cryst. Solid., 500, pp. 351-358. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.08.020
Aksnes, D. W., Førland, K. & Kimtys, L. (2001). Pore size distribution in mesoporous materials as studied by
H NMR. Phys. Chem. Chem. Phys., 3, pp. 3203-3207. https://doi.org/10.1039/B103228N
Petrov, O. V. & Furó I. (2009). NMR cryoporometry: Principles, applications and potential. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc., 54, pp. 97-122. https://doi.org/10.1016/j.pnmrs.2008.06.001
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Доповіді Національної академії наук України
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
